Diversos trabalhos já demonstraram a utilização de espécies animais nativas para a monitoração de impactos ambientais, especialmente por aumento na concentração dos elementos químicos, inclusive radioativos. Invertebrados aquáticos têm sido bastante utilizados neste sentido (ARDESTANI et al., 2014).
Frantsevich et al. (1995), por exemplo, utilizaram moluscos aquáticos para analisar os efeitos do acidente de Chernobyl com relação à contaminação por 90Sr e 137Cs. A concentração desses radionuclídeos em algumas amostras coletadas no reservatório de Kiev durante o verão de 1986 ultrapassou 300 a 450 vezes os níveis de radioatividade natural anteriores ao acidente. Praticamente todo o 90Sr presente nos moluscos estava concentrado nas conchas, e, em comparação com moluscos terrestres, os espécimes aquáticos apresentavam níveis de contaminação 3 a 4 vezes menores.
Blackmore (2001) avaliou a acumulação de cádmio, cobre e zinco em 19 espécies de invertebrados aquáticos coletados em Hong Kong. Os metais foram acumulados de maneira diferente nas diversas espécies, conforme a dieta, estratégias ecológicas e requerimentos fisiológicos de cada uma.
Fan et al. (2015) quantificaram o acúmulo de cádmio, chumbo, cobre, níquel e zinco em poliquetas (Neanthes japonica) e bivalves (Mactra quadrangularis e Cyclina sinensis) coletados na Baía Jinzhou, na China. A distribuição dos metais e sua detoxificação variaram conforme o aumento da bioacumulação nos poliquetas e bivalves. Avaliando o acúmulo dos metais em frações celulares diferentes, os autores observaram que as porções contidas no
pellet após uma centrifugação a 1500G por 15 minutos a 4 °C foram maiores do que no
sobrenadante, que continham as proteínas metalotioneínas.
Com relação aos manguezais, alguns trabalhos já mostraram a correlação da contaminação e degradação destes ambientes, como o de Machado et al. (2002), correlacionou a contaminação por mercúrio, cobre e zinco em sedimentos de mangue da Baía Guanabara às emissões ocorridas de diferentes fontes há décadas atrás na região, corroborando o papel dos manguezais como um filtro e uma barreira ao transporte de contaminantes. Chaudhuri et al. (2014) também comprovaram o papel de filtro dos manguezais a partir da avaliação da quantidade de elementos traços acumulados nas raízes de
Avicennia marina.
Espécies de invertebrados habitantes de manguezais, tais como caranguejos e ostras, também já foram empregados como biomonitores de impactos decorrentes de poluentes de
origem antropogênica, especialmente elementos químicos tóxicos (ZANETTE et al., 2006; NUDI et al., 2007; PINHEIRO et al., 2012).
2.6 USO DE ELEMENTOS QUÍMICOS POR ORGANISMOS VIVOS
Os elementos químicos circulam continuamente no ecossistema entre os organismos e o ambiente físico. Podem ser reutilizados pelos animais, plantas e microorganismos, ou acumulados pelos compartimentos vivos antes de serem eliminados.
A ciclagem dos elementos químicos e a transformação da energia se encontram interligadas entre os compartimentos do ecossistema, como nas reações químicas que acontecem nos ambientes e bioquímicas nos organismos vivos, essenciais para a manutenção da vida (NASCIMENTO et al., 2011).
Entretanto, nem todos os elementos químicos estão envolvidos nas reações bioquímicas fisiológicas, tampouco estão distribuídos na mesma quantidade nos sistemas biológicos. Os elementos químicos classificados como macronutrientes encontram-se presentes nos organismos em ordem de miligramas (por exemplo, cálcio, potássio e magnésio), enquanto que os micronutrientes encontram-se nos tecidos vivos em quantidades da ordem de microgramas (cobre, ferro, manganês, molibdênio, selênio e zinco) (FRÄNZLE; MARKERT, 2000). Nem todos os elementos químicos tem função biológica clara para todos os seres vivos, como por exemplo, boro que não teve sua função ainda identificada para os animais, ou vanádio, do qual só se conhece seu papel para os animais, mas não para plantas (RAINBOW, 1995; FRÄNZLE; MARKERT, 2000).
Fränzle e Markert (2000), tomando como base o uso dos elementos químicos por organismos vivos, o processo evolutivo do meio inorgânico e dados sobre a absorção dos elementos químicos, estabeleceram um sistema de classificação dos elementos químicos conforme seu papel para as funções biológicas dos seres vivos, a essencialidade para plantas, animais ou ambos, e a complexidade evolutiva e molecular, o qual denominou Sistema Biológico dos Elementos (SBE), conforme é mostrado na Figura 4.
Figura 4- Sistema Biológico dos Elementos (SBE)
Fonte: Adaptado de Fränzle e Markert (2000).
Considerando o papel e a interação dos elementos químicos dentro dos ecossistemas, sua monitoração é útil na conservação ambiental. Uma das maneiras de monitorar o ciclo e a distribuição dos elementos químicos na natureza é sua quantificação nos diversos compartimentos do ecossistema, incluindo os biológicos. A biomonitoração de elementos químicos tem sido essencial para avaliação da qualidade ambiental de ecossistemas (KABATA-PENDIAS; PENDIAS, 1984; KOYAMA et al., 1987; MARKERT, 1991; LUOMA; RAINBOW, 2005).
Vários trabalhos foram realizados utilizando organismos vivos como biomonitores, entre eles, as plantas arbóreas (FRANÇA et al., 2010), epífitos não vasculares (FREITAS et al., 2008) e vasculares (ELIAS et al., 2006), animais vertebrados (FAIRBROTHER et al., 1999) e invertebrados (FONSECA, 2010; MAGALHÃES et al., 2013; MELO, 2014).
Os animais invertebrados, principalmente os da classe Insecta se destacam pela sua relevância e papel ecológico. Além disso, sua composição química reflete o ecossistema, considerando que acumulam substâncias químicas do ambiente por meio da alimentação ou contato direto (NUORTEVA et al., 1992; SCHOFIELD et al., 2002). Os estudos voltados para a biomonitoração ambiental utilizando a classe Insecta ainda são incipientes, em
comparação a outros filos, contudo alguns trabalhos já demonstraram sua aplicabilidade (GONGALSKY, 2006; FLETCHER et al., 2014; TALARICO et al., 2014).
2.7 MONITORAÇÃOUTILIZANDO INVERTEBRADOS
TERRESTRES
Os invertebrados têm sido reconhecidos como indicadores ambientais, além de práticos para a utilização em protocolos analíticos, considerando suas características já mencionadas, quanto às suas aplicações em estudos de qualidade ambiental (BROWN, 1997). Características como o seu tamanho reduzido, o curto período entre as gerações, permitindo respostas rápidas às mudanças ambientais, e sua alta densidade populacional e capacidade de reprodução, possibilitando a retirada de amostras sem prejudicar o equilíbrio do ecossistema, são outras características relevantes para seu emprego como biomonitores (NETO et al., 1995; PAIS, 2003). Além disso, de apresenta a habilidade de adaptar-se às condições ambientais criadas pelas atividades humanas, beneficiando-se delas, a partir do comportamento denominado de sinantropia (NUORTEVA, 1963).
A acumulação de elementos químicos nos insetos está relacionada com sua quantidade disponível no solo e nos alimentos (TALARICO et al., 2014). A aplicação dos insetos como biomonitores de contaminação ambiental por deposição de elementos químicos no solo já foi demonstrada para resíduos da mineração de urânio (GONGALSKY, 2006), da queima de carvão para geração de energia (FLETCHER et al., 2014) e de lixo urbano (TALARICO et al., 2014).
Estudos demostraram que os manguezais em todo o mundo estão bastante afetados pela presença de elementos químicos poluentes (LEWIS et al., 2011; USMAN et al., 2013; FERNÁNDEZ-CADENA et al., 2014), contudo, ainda são poucos os estudos direcionados para a monitoração destes ecossistemas, principalmente envolvendo invertebrados terrestres (MÉLO, 2014).
A diversidade e a estrutura das comunidades de insetos de manguezais já foram mapeadas para as ordens Isoptera (ARAUJO et al., 2004; JUNQUEIRA et al., 2007; ASSUNÇÃO et al., 2008), Diptera (QUEIROZ et al., 2010; SILVA; OLIVEIRA, 2010; SCHMITZ; HOFMANN, 2004) e Hymenoptera (LOPES, 2003; DELABIE et al., 2006; SANTOS et al., 2010), comprovando a abundância dos insetos presentes nos ambientes de manguezais e indicando sua susceptibilidade à ação dos poluentes.
2.8 TÉCNICAS ANALÍTICAS MULTIELEMENTARES
A quantificação dos elementos químicos em matrizes biológicas abrange grande diversidade de técnicas analíticas passíveis de aplicação. A Espectrometria de Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia (EDXRF), a Espectrometria de Massas com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS) e a Espectrometria por Absorção Atômica com Forno de Grafite (GFAAS) têm sido bastante empregadas devido às suas características técnicas e ampla faixa de elementos químicos determinados (MELQUIADES et al., 2008; AKBULUT et al., 2014; SANTOS et al., 2014; ADOUT et al., 2007, FLETCHER et al., 2014; TALARICO et al., 2014; FAN et al., 2015).